(Originais Teachy 2023) - Pregunta Medio de Física

Una onda senoidal monocromática de frecuencia f y longitud de onda λ incide en una barrera vertical y plana. Parte de la onda es reflejada de vuelta al medio inicial y la otra parte es transmitida a la región que está detrás de la barrera. Considerando que la onda reflejada y la onda transmitida pueden sufrir inversión de fase dependiendo de las condiciones de contorno y del medio, analice las situaciones en las que cada una de estas ocurrencias puede manifestarse. Describa las condiciones que determinan si la onda reflejada sufrirá o no inversión de fase, y haga lo mismo para la onda transmitida. Además, discuta cómo la frecuencia y la longitud de onda de la onda incidente pueden afectar el fenómeno de reflexión, considerando la relación de dispersión del medio en el que las ondas se propagan.

Un observador se encuentra en reposo en relación con el suelo de una estación de tren mientras un tren se acerca. El tren emite un sonido de frecuencia 500 Hz, y el sonido se propaga en el aire a una velocidad de 340 m/s. La velocidad del tren es de 30 m/s. Dado que la velocidad del sonido en el aire es constante e igual a 340 m/s, y considerando que la frecuencia del sonido aparente percibida por el observador es afectada por el efecto Doppler, calcula la frecuencia aparente del sonido percibida por el observador mientras el tren se acerca. Considera c = 340 m/s (velocidad del sonido en el aire) y f = 500 Hz (frecuencia emitida por la fuente).

En una industria, un trabajador está fabricando piezas metálicas que están sujetas a variaciones de temperatura. En este proceso, necesita tener en cuenta la dilatación espacial de las chapas metálicas utilizadas. Dada una chapa rectangular, con dimensiones iniciales de 0,5 m x 1 m (ancho x largo) y un coeficiente de dilatación lineal de 12 x 10^-6 °C^-1, la chapa se calienta de 30 °C a 230 °C. (a) Calcule la dilatación lineal en cada dimensión de la chapa al final del calentamiento. (b) Determine la dilatación superficial total de la chapa. (c) Si se hace un agujero circular con 5 cm de diámetro en la chapa antes del calentamiento, determine el diámetro del agujero después de la dilatación.